1、第二章冲裁工艺与冲裁模 一 冲裁工艺及冲裁件的工艺性1 概述1 冲裁 利用装在压力机上的模具 将板料分离的冲压工艺 2 包括内容 冲孔 落料 修边 切口 切断等 落料 从板料上冲下所需形状的零件或毛坯 要冲掉部分 冲孔 从工件上冲出所需形状的孔 冲掉的部分是废料 3 用途 可加工平板类零件 为弯曲 拉深 成形等工序准备毛坯 在成形件上完成刨切 冲孔等 4 模具 落料与冲孔 模具图 2 冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性 指冲裁件在工艺上的适应性 即加工难易程度 良好的工艺性能使材料消耗少 工序数量少 模具结构简单且使用寿命长 产品质量稳定 1 形状和尺寸要求 1 冲裁件的形状简单 对称 有利于排样
2、 材料利用率高 2 外形内孔转角处避免过尖的锐角 模具磨损过快 3 冲孔的最小尺寸与材料 孔形 料厚有关 太小时采用护套 4 避免工件上有细长悬臂和狭长的槽 以防凸模折断 5 冲裁件的孔与孔间 孔至边缘间距离不宜过小 6 在弯曲件和拉深件上冲孔时 其孔边与工件直壁间应保持一定的距离 2 精度与断面粗糙度的要求 1 普通冲裁IT10 IT11级以下 2 冲孔比落料精度高一级 3 对于精度高于1T10的冲裁件 用整修和精密冲裁实现 4 冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求 二 冲裁变形过程分析 2 断面特征 冲裁件的断面特征 塌角带由主单性变形阶段产生初始塌角 带动边塑性变形阶段 光亮带产生于塑性变形阶
3、段 断面较光洁平整 是质量最佳的一段 断裂带撕裂造成的 表面粗糙而无光泽 并带有锥度 毛刺区产生微裂时便产生毛刺 三 冲裁模刃口尺寸计算 1 间隙间隙 冲裁时在凸 凹模刃口横向之间存在一周很小间隙 用来完成材料分离 用z表示 间隙是冲裁模设计中一个很重要的工艺参数 1 冲裁间隙对冲裁过程的影响 间隙对冲裁件质量的影响一般说来 间隙小 冲裁件断面质量就高 间隙过大 板料的弯曲 拉伸严重 断面易产生撕裂 光亮带减小 圆角带与断裂斜度增加 毛刺较大 另外 冲裁间隙过大时 冲裁件尺寸及形状也不易保证 零件精度较低 间隙对冲裁力的影响冲裁间隙小 所需的冲裁力大 冲裁间隙大 材料容易分离 所需冲裁力就小
4、但过大的冲裁间隙会导致毛刺过大 造成卸料力 推件力等迅速增加 反而对减小冲裁力不利 间隙对模具寿命的影响增大模具间隙增大模具间隙 有利于减小模具磨损 避免凹模刃口提高模具的使用寿命 2 合理冲裁间隙的确定 1 经验法间隙z的数值Z ct式中t 材料厚度 mm c 系数 与材料性能及厚度有关 2 查表法表 2 刃口尺寸计算 冲裁时 冲裁件的尺寸精度主要取决于凸 凹模的刃口部分尺寸 并且合理的冲裁间隙也靠凸 凹模刃口尺寸保证 1 凸 凹模刃口尺寸计算原则落料工序以凹模为基准件 先确定凹模刃口尺寸 冲孔工序以凸模为基准件 先确定凸模刃口尺寸 凸凹模的磨损 2 计算方法 根据冲裁件形状的复杂程度 模具
5、制造中 凸 凹模的加工有两种方式 互换加工 凸模与凹模分开加工 简单形状 配合加工 形状复杂的零件 互换加工 圆形 规矩形状的零件尺寸计算公式为冲孔 以凸模为基准 落料 以凹模为基准 例题 互换加工 配合加工法中凸 凹模刃口尺寸计算 对于形状复杂冲裁件 为保证凸 凹模之间的合理间隙值 必须采用配合加工方式 即首先加工凸 凹模中的一件作为基准件 然后以选定的间隙配合加工另一件 配合加工的计算公式 四 排样设计 排样 冲裁件在被冲材料上的布置方法 在冲压生产中 零件的材料费用占制造成本的60 以上 所以合理的排样不仅能提高冲裁件的质量 提高模具寿命 而且时节约使用材料降低成本的有效措施 搭边 排样
6、时零件与零件之间 零件与条料侧边留下的工艺废料 冲裁时 搭边过大 会造成材料浪费 搭边太小 则起不到搭边应有的作用 过小的搭边 导致板料被拉进凸 凹模间隙 加剧模具的磨损 甚至会损坏模具刃口 排样方法 有废料 少废料 无废料排样 排样方式 五 冲裁工艺力及压力中心的计算 1 冲裁工艺力的计算冲裁工艺力 指冲裁时 材料对凸模的最大抵抗力及其他附加力的总称 它是选择冲床吨位的主要依据 1 冲裁力 2 其它力 3 冲裁工艺力 2 压力中心计算 冲裁压力中心就是冲裁力的合力作用点 形状对称的冲裁件 压力中心位于冲裁件的几何中心 复杂的冲裁件或多凸模冲裁件的压力中心可按力矩平衡原理进行解析计算 例 计算
7、步骤 1 按比例将冲裁工件的冲裁轮廓画出 2 建立直角坐标系x0y 3 将冲裁件的冲裁轮廓分解为若干直线段和圆弧段Ll l2 L3 Ln 等基本线段 4 计算各基本线段的长度及其重心到坐标轴x y的距离 y1 y2 y3 yn和x1 x2 xn 5 计算压力中心坐标 2 6冲裁模零部件结构设计 2 6 1凸模结构设计1 凸模的结构设计凸模的主要形式有 1 圆形凸模 小形凸模用于冲制直径为1 8mm的工件 在厚板上冲小孔时 为避免凸模在冲裁时折断 可在凸模外加保护套 冲裁时保护套始终对凸模起导向和保护作用 2 非圆形凸模冲裁非圆形凸模时 其凸模的结构有整体式和镶拼式的镶拼仅在工作刃口部分采用模具
8、钢 从而节约优质材料 降低模具成本 2 凸模的固定方法 1 台阶式固定法 2 铆接式固定法 3 螺钉及销钉固定法 4 浇注粘接固定法 3 凸模长度计算 L H1 H2 H3 A L 凸模长度 mm H1 凸模固定板厚度 mmH2 卸料板厚度H3 导料板厚度A 自由尺寸 2 6 2凹模结构设计 1 凹模结构形式 1 整体式的凹模模具结构简单 强度好 但在使用中 凹模刃口局部磨损 损坏就必须整体更换 制造成本高 这种结构形式适用于中小形冲压件及尺寸要求比较高的模具 2 组合式凹模其工作部分和非工作部分是分别制造的 工作部分采用模具钢制造 非工作部分采用普通材料制造 模具成本低 维修方便 适合于大中
9、形 精度要求不高的冲压件使用 镶拼式凹模其优点是加工方便 易损部分更换容易 降低了复杂模具的加工难度 适于冲制窄臂 形状复杂的冲压件 2 凹模刃口形式确定 1 直筒式模具刃口强度高 加工方便 并且冲压时刃口的尺寸和间隙不会因修磨而变化 冲压件的质量稳定 2 锥形这种凹模由于刃口成锥形 故工件或废料易于排出 并且凸模对孔壁的摩擦及压力也较小 从而可以使凹模寿命增加 但模具强度较差 使用中由于刃口磨损会使间隙增大 3 凸台式适于冲压0 3mm以下的工件 3 凹模外形尺寸的设计2 6 3定位装置定位装置的作用是确定冲压模具中的位置 限定冲压件的送进步距 以保证冲压件的质量 使冲压生产顺利进行 冲模的
10、定位装置 按其工作方式及作用不同可分为挡料销 定位板 导正销 定距侧刃等 1 挡料销 2 定位板3 导正销4 定距侧刃2 6 4卸料装置冲裁模的卸料装置是用来对条料 坏料 工件 废料进行推 卸 顶出的机构 以便下次冲压的正常进行 1 卸料装置卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两类 2 卸料装置有关尺寸计算Hx 0 8 1 0 HaHx 卸料板的厚度Ha 凹模的厚度2 6 5固定零件模具的固定零件包括上 下模座 模板 固定板 垫板及模柄等 1 上 下模座 2 垫板3 固定板4 模柄5 紧固件2 6 6模具的闭合高度模具在最低工作位置时 上模座上表面与下模座下表面之间的距离 为使模具正常工件 模具的闭合高度H必须与压力机的装模高度相适应 使之介于压罚机的最大装模高度与最小装模高度之间 Hmax 5 H Hmin 10 2 7硬质合金模具 在模具制造时 为了提高模具使用寿命 常用硬质合金材料来制作模具的凸 凹模等 2 7 1硬质合金模具的特点 1 硬度高 耐磨性好 2 力学性能好 3 耐蚀性好 4 模具寿命高 2 7 2硬质合金模具工艺设计 模具设计要求 1 工艺设计的要求 1 侧刃位置要正确 2 排样 3 搭边值 4 多排冲裁2 模具结构要求 1 模架刚性好 2 导向精度高 2 7 3硬质合金模具的固定方法 1 机械固定法2 热压法
